高壓閃絡(luò)測(cè)試法相關(guān)知識(shí)

1.典型直閃波形

上面的分析是在理想條件下進(jìn)行的，與實(shí)際的直閃脈沖電流波形（如圖4.7所示）相比有所不同，實(shí)際的波形有以下特點(diǎn)：

(1) 電纜中的電流隨著時(shí)間的增加逐漸趨近于0，這是由于故障點(diǎn)擊穿后電纜與電容中儲(chǔ)存的能量消耗完畢的緣故。

(2) 由于電流波在電纜中存在傳播損耗，電流波形以及線性電流耦合器的輸出，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)變化愈來(lái)愈平滑，幅值亦愈來(lái)愈小。

(3) 由于電容C不能看成絕對(duì)短路，在電流行波到達(dá)后，電容C逐漸地充電，電流也逐漸下降。所以，我們觀察到的應(yīng)是類似鋸齒的波頭（圖4.7.a），而不是圖4.6.a中那樣的直角方波。

(4) 如圖4.7.b中所示，故障點(diǎn)反射脈沖有一小的正脈沖出現(xiàn)。這是電容器本身及測(cè)試導(dǎo)線存在的雜散電感Ls的影響。Ls一般盡管只有幾個(gè)微亨，但對(duì)高頻行波信號(hào)而言，它的影響卻不容忽略。圖4.8.a為測(cè)量端等效電路，C為電容器電容，對(duì)高頻行波來(lái)說(shuō)，可認(rèn)為C是短路的。

來(lái)自故障點(diǎn)的電流行波可認(rèn)為是負(fù)極性直角波，參照2.4節(jié)所述，電感Ls引起的反射如圖4.8.b中所示。開(kāi)始電感上電流不能突變，相當(dāng)于開(kāi)路，電流行波反射系數(shù)為-1，出現(xiàn)負(fù)反射，波形向正方向變化；隨著時(shí)間增加，電感上電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電感相當(dāng)于短路，電流行波反射系數(shù)為+1，出現(xiàn)正反射，波形再向負(fù)方向變化，故在波形上出現(xiàn)一小的正脈沖。

(a)

(b)

圖4.7 實(shí)際的電流行波與線性電流耦合器的輸出

(a)

(b)

圖4.8 雜散電感等效電路圖及對(duì)電流直角波的反射

正脈沖的寬度及大小取決于雜散電感Ls與電纜波阻抗Z0，參照第二章中§2-4節(jié)的敘述，可用一公式表達(dá)為：

          t0＝(Ls/Z0)ln2≈Ls/2Z0    (4.2)

t0一般在0.1us左右。

2. 雜散電感影響的補(bǔ)償

方便起見(jiàn)，一般把第二個(gè)脈沖開(kāi)始下降的時(shí)刻認(rèn)為是故障點(diǎn)反射波到來(lái)的時(shí)間，顯然會(huì)引起誤差。誤差一般在10米范圍內(nèi)。實(shí)際測(cè)試中可用以下方法克服：

(1) 從反射波的正脈沖起始處，而不是脈沖下降的時(shí)刻計(jì)算故障點(diǎn)距離。

(2) 仍以反射脈沖下降的時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)距離，在對(duì)誤差有一定了解的前提下，從結(jié)果中減去一固定值。特別是當(dāng)故障點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，故障點(diǎn)反射波到達(dá)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，因傳播衰減的影響，正脈沖已變得不明顯（圖4.9），只能以脈沖下降處時(shí)間計(jì)算故障點(diǎn)距離。

圖4.9  遠(yuǎn)距離故障直閃脈沖電流波形

(3) 在采用自動(dòng)計(jì)算方法的儀器中，由儀器自動(dòng)補(bǔ)償。

(4) 測(cè)試中，應(yīng)盡量使用內(nèi)部電感小的電容器，如脈沖電容器，并盡量縮短電容器與電纜的連線（包括接地線）。每次測(cè)試時(shí)，都使用固定的電容器與導(dǎo)引線，這樣將有助于掌握誤差的大小，以準(zhǔn)確地計(jì)算實(shí)際故障點(diǎn)距離。

3.  近距離故障波形

(a) 20米故障

(b)10米故障

圖4.10  近距離故障直閃脈沖電流波形

圖4.10給出了兩個(gè)近距離故障的直閃脈沖電流波形。圖4.10.a是一個(gè)故障距離為20米的波形，故障點(diǎn)反射波很快回到測(cè)量端，迭加到前一個(gè)脈沖上去，相鄰脈沖靠得很近，且幅值較小。圖4.10.b是電纜頭上故障的波形，故障擊穿時(shí)，在電纜頭上形成短路電弧，電容本身及測(cè)試導(dǎo)引線的雜散電感構(gòu)成放電回路，產(chǎn)生振蕩電流，經(jīng)線性電流耦合器變換后，形成如圖所示的衰減的余弦振蕩波形。

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